C++如何使用std::span？（安全高效的数组视图）

std::span 是 c++20 引入的轻量级非拥有式数组视图，仅持指针和长度，用于安全高效传递连续内存片段，避免拷贝与裸指针误用，支持编译期/运行期边界约束，但不管理内存生命周期。

std::span 是 C++20 引入的轻量级非拥有式数组视图，它不管理内存，只持有指向连续元素的指针和长度，用于安全、高效地传递数组或容器片段，避免不必要的拷贝和裸指针误用。

基本用法：构造与访问

span 可由原生数组、std::Array、std::vector（或其他支持 data() + size() 的容器）构造，类型推导通常自动完成：

• // 原生数组
  int arr[] = {1, 2, 3, 4, 5};
  std::span s1{arr}; // 推导为 span
• // std::array
  std::array a = {1.1, 2.2, 3.3};
  std::span s2{a};
• // std::vector（运行时大小）
  std::vector v(100);
  std::span s3{v}; // span 等价于 span

关键安全特性：边界检查与静态约束

span 在编译期（固定大小）或运行期（动态大小）提供越界防护（仅在启用调试断言如 _ITERATOR_DEBUG_LEVEL=2 或使用 at() 时）；更重要的是，它明确表达“我只读/写这一段”，并阻止隐式降维或越界切片：

• 使用 s.subspan(2, 3) 安全获取子视图，超出范围会截断或返回空 span（不抛异常）
• s.first(3) 和 s.last(2) 分别取前 N 个、后 N 个元素，同样做范围约束
• 若声明为 std::span，传入 5 元素数组会编译失败——强制匹配尺寸

函数参数设计：替代 T* + size_t 的现代写法

把 span 当作首选参数类型，能提升接口清晰度和安全性：

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• // 旧方式：易错、无长度绑定
  void process(int* data, size_t n);
• // 新方式：语义明确、自动适配多种来源
  void process(std::span data) {
    for (int x : data) { /* … */ }
  }
• 调用时可传 process(arr)、process(v)、process(v.subspan(1, 4))，无需手动传 size

注意事项与常见误区

span 本身不延长所指对象生命周期，使用时需确保源数据存活时间 ≥ span 生命周期：

• 不要返回局部数组的 span：return std::span{local_arr}; → 悬垂视图
• 避免对临时容器取 span：std::span{std::vector{1,2,3}} → vector 析构后 span 失效
• const span（如 span）保证不修改元素，但不阻止底层 const T 被修改（若原始指针非常量）
• span 不是智能指针，不参与内存管理，也不提供迭代器以外的算法支持（需配合 std::ranges 使用）